摘要：隨著電網建設的發展，配置1500MVA大容量變壓器的500kV變電站將會得到廣泛應用，本文結合500kV水鄉變電站的情況，對此類變電站中220kV配電裝置的電氣接線進行論述。
　　關鍵詞：大容量變壓器，220kV配電裝置，電氣接線
　　
　　隨著廣東省國民經濟的持續、高速發展，廣東電網建設出現大容量、高密度供電需求的新形勢，特別在“十五”期間，廣東電網的發展呈現超大變電容量的趨勢更加突出。根據廣東電網公司的“十一五”電網發展規劃，至2010年，廣東電網將出現多個配置1500MVA大容量變壓器的變電站。
　　為適應東莞西北部地區負荷增長，協調電網發展和城市建設的用地矛盾，500kV東莞水鄉變電站是廣東省首批安裝四組1500MVA變壓器的樞紐變電站，也是1500MVA變壓器首次在國內500kV樞紐變電站中應用，容量最終規模按6000MVA考慮，共建設4組1500MVA變壓器，這和國內現有的配置4組1000MVA變壓器的樞紐變電站應用有區別，主要在于：
　　1）變電容量大大增加。之前，國內500kV樞紐變電站最大規模為4組1000MVA，500kV水鄉變電站的容量增大150%，達到6000MVA，如果不采取相應措施，220kV側的短路電流將隨之同步增長。目前，我國500kV變壓器中壓側電壓一般為230kV，短路電流水平為50kA。根據短路電流計算，500kV水鄉變電站在2臺主變并列時220kV母線短路電流約為43kA，在3臺主變并列時，短路電流將達到約62kA，額定短時耐受電流50kA的設備將不能滿足短路電流的要求，因此正常運行時220kV母線需分列運行，并避免三臺主變并列的情況。
　　2）根據系統要求，變壓器要滿足短時帶130%的過負荷要求。1500MVA變壓器的220kV側額定電流為3870A，當變壓器帶130%過負荷運行時，主變220kV回路的工作電流將達到4790A。
　　由于上述的原因，1500MVA變壓器在500kV樞紐變電站的應用，220kV配電裝置在設計上需解決主變并列運行時短路電流超標以及回路大電流的問題，以下就220kV配電裝置的電氣接線探討相關問題。
　　500kV水鄉變電站最終規模為4組1500MVA變壓器，220kV出線達到16回，規模大，出線元件多，要求接線可靠性高。因此，擬采用雙母線雙分段接線(主變單斷路器進線)、雙母線雙分段接線(主變雙斷路器進線)或3/2斷路器接線。
　　1）方案一：雙母線雙分段接線(主變單斷路器進線)，接線見圖1。
　　采用雙母線雙分段接線，主變進線采用單回路進線，帶專用母聯和專用分段斷路器，每一元件通過一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組母線上，兩段母線間通過母線聯絡斷路器連接，根據需要，每一元件可通過母線隔離開關連接到任一條母線上，雙母線的兩組母線同時工作，并通過母聯斷路器并列運行，電源與負荷平均分配在每組母線上。主變N-1時，可根據負荷情況，利用分段及母聯回路的倒換操作，避免3臺主變并列運行短路電流過大的情況。為滿足主變過負荷運行的要求，其中主變進線、母聯間隔需要采用5000A的大電流設備。220kV配電裝置按最終規模需建設24組斷路器（出線16組，主變進線4組，母聯2組，分段2組)。
　　這種接線方式在廣東大量采用，具有供電可靠、調度操作靈活性、擴建方便等特點，并有豐富的運行經驗。
　　                        
　　                               圖1雙母線雙分段接線(主變單斷路器進線)                                              圖2雙母線雙分段接線(主變雙斷路器進線)
　　
　　2）方案二：雙母線雙分段接線(主變雙斷路器進線)，接線見圖2。
　　采用雙母線雙分段接線，主變回路經雙斷路器分別進雙母線，兼作母聯回路，出線回路仍采用單斷路器接線，帶專用分段斷路器。其中主變進線間隔利用雙回路的分流作用以滿足主變過負荷運行的要求，采用4000A的設備，對比方案一，在4組主變時增加2組斷路器和2組電流互感器，運行方式較多，二次接線較復雜，主變N-1時，需根據負荷情況，利用分段回路及主變回路雙斷路器的倒換操作，避免3臺主變并列運行短路電流過大的情況。220kV配電裝置按最終規模需建設26組斷路器（出線16組，主變進線8組，分段2組)。
　　這種接線方式在廣東增城、汕頭等變電站有應用，具有較高的可靠性及豐富的運行經驗。
　　3）方案三：3/2斷路器，母線分段接線，如圖3。

                          
　　圖33/2斷路器母線分段接線
　　該接線方式具有高度的可靠性，每一回路由兩臺斷路器供電，運行時，兩組母線和全部斷路器均投入工作，從而形成多環形供電，運行調度靈活。
　　根據華東電力試驗研究院做的《500kV變電站串內電流分布特性研究》所做的試驗和研究的結論：若能保證串內的2個出線的潮流相反，其串內設備的額定電流可以比串內出線的最大額定電流小一個檔次。若潮流方向相同，建議串內設備選取與線路相同的額定電流。如果將主變和負荷線配在同一串內，則兩出線的潮流方向相反，即使考慮主變過負荷1.3倍，串內電流仍可以控制在4000A以內，串內元件額定電流按4000A選取即可。當線路的潮流方向改變，即主變回路和電源線在同一串時，如主變過負荷1.3倍，串內電流有超過4000A的可能，串內元件電流將超過4000A，仍需滿足串內電流“需考慮斷路器事故或檢修時，一個回路加另一回路最大負荷電流的可能”的規定，因此應避免將主變回路與電源線配在同一串。主變N-1時，利用分段回路及串中斷路器的倒換操作，避免3臺主變并列運行短路電流過大的情況。
　　這種接線方式增加了設備數量，造價較高，同時運行方式較多，二次接線較復雜，220kV配電裝置按最終規模需建設32組斷路器（10串30組，分段2組)。
　　在廣東省內220kV尚未使用3/2斷路器接線，但在華東地區的500kV變電站的220kV側已有采用，并也取得了良好的運行效果。
　　4）220kV設備的選擇
　　目前220kV配電裝置可選擇三類設備。
　　1、敞開式常規開關設備（AIS）：AIS設備價格便宜，但占地面積大，可靠性與封閉電器比相對較差。
　　2、SF6復合型開關設備(HGIS)：介于AIS和GIS之間的一種復合型氣體絕緣開關設備，它結構與GIS基本相同，但不含母線，可按不同的主接線及平面布置的要求將有關元件聯成一體，構成一種沒有母線的組合式高壓電器。它與GIS一樣具有小型化，可靠性高，安裝周期短，維護工作量小等優點，而且由于它母線敞開，比GIS擴建更方便，設備造價也比GIS低，但由于母線需單獨設置，因此占地面積較GIS設備大。
　　3、SF6全封閉組合電器（GIS）：將包括母線、斷路器、隔離開關、接地開關、快速接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、架空套管等，按電氣主接線的要求依次連接，經優化設計有機地組合成一個整體，并且全部封閉于接地的金屬管內，管內充SF6氣體，作為絕緣和滅弧介質。它具有占地面積小，運行可靠性高，防污及抗震性能好，安裝周期短，維護工作量小等優點。
　　500kV水鄉變電站占地面積狹小，220kV配電裝置無法采用AIS或HGIS設備，只能考慮采用GIS設備。根據調研收資，目前220kVGIS設備的額定電流一般為4000A，很少有超過4000A的產品。但國內外多個生產廠家在更高電壓等級的設備中（如330kV、500kV）均有5000A以上的產品，部分廠家正在進行220kV大額定電流設備的研制，并有計劃利用現有的更高電壓等級的設備進行改造，可在短時間內完成220kV大電流產品的開發。
　　5）方案比較及結論
　　方案一采用雙母線雙分段接線，主變單回路進線，帶專用母聯和分段斷路器，運行靈活，具有豐富運行經驗。
　　方案二采用雙母線雙分段接線，主變回路經雙斷路器分別進雙母線，兼作母聯回路，運行方式較多，二次接線較復雜。
　　方案三利用3/2斷路器接線的特點，當線路潮流方向固定為負荷線時，更容易解決回路大電流和母線大電流問題，但220kV出線回路數多，會造成配串較多，布置復雜，設備數量多，造價高，而且220kV的3/2斷路器接線在廣東缺乏運行經驗。
　　設備方面，受場地用地限制，只能考慮采用GIS設備，雖然設備廠家尚未有5000AGIS現成產品，但國內外多個廠家均能在較短時間內開發出該產品。
　　因此，綜合設備的研發水平和運行經驗，500kV水鄉變電站采用1500MVA變壓器，220kV配電裝置的電氣接線推薦采用方案一，即采用雙母線雙分段接線，主變單回路進線，帶專用母聯和分段斷路器，采用GIS設備，主變進線、母聯回路選用額定電流5000A的設備。
　　
　　參考文獻：
　　[1]祝瑞金，蔣躍強，李建平.500kV變電站串內電流分布特性研究.華東電力.2006.9